Jasvoin Integration der Unsicherheitsaspekte in die Schedule-Optimierung
2006
ISBN: 978-3-8350-5709-8
Verlag: Deutscher Universitätsverlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Empirische Modellierung unter Anwendung der Fuzzy-Theorie am Beispiel des Luftverkehrs
E-Book, Deutsch, 269 Seiten, eBook
Reihe: Schriften zum europäischen Management
ISBN: 978-3-8350-5709-8
Verlag: Deutscher Universitätsverlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Leonid Jasvoin entwickelt ein Modell, um die Unsicherheitsaspekte umfassend, realitätsnah und theoretisch fundiert in das Scheduling bzw. in die Flugplanoptimierung zu integrieren. Dabei können sowohl Vergangenheitsinformationen als auch subjektive Vorstellungen, Erfahrungen und Bewertungen der Experten bei der Herleitung der Aussagen über die zu erwartenden Unsicherheiten berücksichtigt werden.
Dr. Leonid Jasvoin promovierte bei Prof. Dr. Heinrich Rommelfanger an der Professur für Wirtschaftsmathematik der Universität Frankfurt am Main. Er ist Berater bei Roland Berger Strategy Consultants.
Zielgruppe
Research
Weitere Infos & Material
1;Inhaltsverzeichnis;12
2;Geleitwort;8
3;Vorwort;10
4;Tabellenverzeichnis;22
5;Symbolverzeichnis;24
6;Abkürzungsverzeichnis;32
7;Kapitel 1: Einleitung;35
7.1;1.1 Problemstellung;35
7.2;1.2 Flugplanoptimierung als ein Scheduling-Problem;36
7.3;1.3 Zielsetzung;37
7.4;1.4 Gang der Untersuchung;38
8;Kapitel 2: Grundzüge der Luftverkehrswirtschaft und des Netzwerkmanagements;40
8.1;2.1 Einführung;40
8.2;2.2 Grundlagen der Luftverkehrswirtschaft;40
8.2.1;2.2.1 Definition und Abgrenzung des Luftverkehrs;40
8.2.2;2.2.2 Eigenschaften der Produktion von Verkehrsleistungen;41
8.2.3;2.2.3 Charakteristika des Angebots;42
8.2.4;2.2.4 Charakteristika der Nachfrage;43
8.2.5;2.2.5 Entwicklung des Luftverkehrs;45
8.3;2.3 Entwicklung der wichtigsten politischen Rahmenbedingungen im Luftverkehr;46
8.3.1;2.3.1 Regulierung des Luftverkehrs in den USA und in Europa;46
8.3.2;2.3.2 Deregulierungs- und Liberalisierungsprozess im Luftverkehr;47
8.3.3;2.3.3 Auswirkungen der Deregulierung und Liberalisierung auf die Luftverkehrsmärkte;49
8.4;2.4 Grundzüge des Airline-Netzwerkmanagements;57
8.4.1;2.4.1 Aufgaben und Funktionen des Airline-Netzwerkmanagements;58
8.4.2;2.4.2 Grundgedanke der Netzwerkoptimierung;62
8.4.3;2.4.3 Airline-Netzwerke;64
8.4.4;2.4.4 Prozess der Flugplanung;69
9;Kapitel 3: Quantitative Modelle zur Flugplanoptimierung;82
9.1;3.1 Einführung;82
9.2;3.2 Quantitative Flugplanoptimierung;82
9.2.1;3.2.1 Überblick über die wichtigsten Kategorien der quantitativen Optimierungsmodelle in der Luftfahrtindustrie;82
9.2.2;3.2.2 Reihenfolge der Initialisierung der quantitativen Modelle zur Festlegung der optimalen Zeitenlagen der Flüge;83
9.2.3;3.2.3 Modelle zur Flugplanoptimierung;84
9.3;3.3 Lösungsverfahren der Flugplanoptimierungsmodelle;98
9.3.1;3.3.1 Überblick über die potenziellen Lösungsverfahren;98
9.3.2;3.3.2 Exakte Lösungsverfahren;100
9.3.3;3.3.3 Heuristische Lösungsverfahren;103
10;Kapitel 4: Irregulärer Flugbetrieb;113
10.1;4.1 Einführung;113
10.2;4.2 Entstehung, Entwicklung und Auswirkung von Flugverspätungen;113
10.2.1;4.2.1 Irreguläre Ereignisse als Ursache von Flugverspätungen;113
10.2.2;4.2.2 Entwicklung der Flugverspätungen;119
10.2.3;4.2.3 Alternative Reaktionsmöglichkeiten der Fluggesellschaften auf Flugverspätungen;121
10.2.4;4.2.4 Auswirkungen der Flugverspätungen aus Sicht der unterschiedlichen Beteiligten;126
10.3;4.3 Berücksichtigung der Unsicherheitsaspekte in der modernen Flugplanung;141
10.3.1;4.3.1 Modelle zur Flugplanwiederherstellung (Schedule Recovery Models);141
10.3.2;4.3.2 Messung und Optimierung der Robustheit und Zuverlässigkeit der Airline-Planung;144
11;Kapitel 5: Darstellung der Unsicherheitsaspekte mit Hilfe der Theorie der Fuzzy-Mengen;150
11.1;5.1 Einführung;150
11.2;5.2 Grundlagen der Theorie der Fuzzy-Mengen;150
11.2.1;5.2.1 Grundgedanke und Definition von Fuzzy-Mengen;150
11.2.2;5.2.2 Basisdefinitionen der Theorie der Fuzzy-Mengen;152
11.3;5.3 Modellierung der Unsicherheit mit Hilfe der Theorie der Fuzzy-Mengen;153
11.3.1;5.3.1 Gestalt und Interpretation der Zugehörigkeitsfunktionen;153
11.3.2;5.3.2 Rangordnung und Vergleich der als Fuzzy-Mengen dargestellten Abflugs- und Ankunftszeiten der Flüge;158
11.3.3;5.3.3 Herleitung der Zugehörigkeitsfunktionen für Fuzzy-Abflugs- und Ankunftszeiten;161
11.4;5.4 Vor- und Nachteile der Abbildung von Unsicherheiten mit Hilfe der Theorie der Fuzzy-Mengen in der Flugplanoptimierung;168
12;Kapitel 6: Einsatz der Modelle diskreter Entscheidungen zur Passagiernachfrageschätzung auf Luftverkehrsmärkten;172
12.1;6.1 Einführung;172
12.2;6.2 Überblick über die wichtigsten relevanten Modelle diskreter Entscheidungen;172
12.2.1;6.2.1 Anforderungen an ein in einem Flugplanoptimierungsmodell zur Passagiernachfrageschätzung eingesetztes Modell;173
12.2.2;6.2.2 Verhaltensannahmen der Individuen in Modellen diskreter Entscheidungen;174
12.2.3;6.2.3 Struktur der Modelle diskreter Entscheidungen;176
12.2.4;6.2.4 Multinominale Logit-Modelle;178
12.2.5;6.2.5 Multinominale Probit-Modelle;183
12.3;6.3 Parameterschätzung und Teststatistik für Modelle diskreter Entscheidungen;187
12.3.1;6.3.1 Parameterschätzung mit der Maximum-Likelihood- und der Simulated-Maximum-Likelihood-Methode;187
12.3.2;6.3.2 Teststatistik;188
13;Kapitel 7: Entwicklung eines Fuzzy- und Marktmodell-basierten Flugplanoptimierungsmodells;192
13.1;7.1 Einführung;192
13.2;7.2 Modellformulierung und -implementierung;195
13.2.1;7.2.1 Allgemeine Modellformulierung;195
13.2.2;7.2.2 Modellimplementierung;198
13.3;7.3 Empirische Bewertungs- und Optimierungsläufe;233
13.3.1;7.3.1 Bewertung und Optimierung der Flugpläne von American Airlines in Chicago O'Hare;235
13.3.2;7.3.2 Bewertung und Optimierung der Flugpläne von American Airlines in Dallas/Fort Worth;241
13.3.3;7.3.3 Bewertung und Optimierung der Flugpläne von Lufthansa in Frankfurt;246
13.3.4;7.3.4 Zusammenfassung der empirischen Ergebnisse;250
14;Kapitel 8: Möglichkeiten des Modelleinsatzes in anderen Industrien;253
14.1;8.1 Einführung;253
14.2;8.2 Modelleinsatz im Transportwesen;254
14.2.1;8.2.1 Auswirkungen auf das Master-Problem und Restriktionen;255
14.2.2;8.2.2 Auswirkungen auf das Sub-Problem 1;257
14.2.3;8.2.3 Auswirkungen auf das Sub-Problem 2;258
14.3;8.3 Modelleinsatz im Supply Chain Management und in der Logistik;260
14.3.1;8.3.1 Auswirkungen auf das Master-Problem und Restriktionen;261
14.3.2;8.3.2 Auswirkungen auf das Sub-Problem 1;263
14.3.3;8.3.3 Auswirkungen auf das Sub-Problem 2;263
15;Kapitel 9: Fazit und Ausblick;265
16;Anhang;269
17;Literaturverzeichnis;276
Grundzüge der Luftverkehrswirtschaft und des Netzwerkmanagements.- Quantitative Modelle zur Flugplanoptimierung.- Irregulärer Flugbetrieb.- Darstellung der Unsicherheitsaspekte mit Hilfe der Theorie der Fuzzy-Mengen.- Einsatz der Modelle diskreter Entscheidungen zur Passagiernachfrageschätzung auf Luftverkehrsmärkten.- Entwicklung eines Fuzzy- und Marktmodell-basierten Flugplanoptimierungsmodells.- Möglichkeiten des Modelleinsatzes in anderen Industrien.- Fazit und Ausblick.
Kapitel 4: Irregulärer Flugbetrieb (S. 79-81)
4.1 Einführung
Im Kapitel 3 wurden deterministische Modelle zur Flugplanoptimierung präsentiert, die von einem stabilen und pünktlichen Flugbetrieb ausgehen. Diese Modelle unterstellen Konstanz und Unveränderlichkeit der Planungsprämissen bezüglich der Länge der Flug-, Boden- und Verbindungszeiten der Flüge über die gesamte Flugplanperiode und suchen nach einer optimalen Flugplanlösung für sichere und störungsfreie Umfeldzustände. Die Realität zeigt jedoch, dass solch ein stabiler und ausnahmslos pünktlicher und zuverlässiger Flugbetrieb in der Luftverkehrsindustrie nicht existiert. Wettereinwirkungen, Eingriffe der Luftverkehrssteuerungszentralen sowie fehlerhafte Aktionen der Fluggesellschaften oder Flughäfen verhindern oft die reguläre und planmäßige Ausführung der Flugplanaktivitäten. Somit eignen sich die im Kapitel 3 dargestellten deterministischen Modelle nur im eingeschränkten Maße zur realitätsnahen und somit für die Airlines nützlichen Optimierung der Flugpläne.
In diesem Kapitel werden die Ursachen für Entstehung von Flugverspätungen untersucht und die Entwicklung der Verspätungsstatistiken im Luftverkehr der letzten zehn Jahre präsentiert. Anhand der in der modernen Literatur dargestellten Analysen von Verspätungskosten für Airlines und Passagiere werden die gravierenden Folgen der Flugverspätungen für die Allgemeinheit skizziert und die Notwendigkeit der expliziten Berücksichtigung der Unsicherheitsaspekte zur Minimierung dieser Folgen in der Planungs- und Optimierungsphase des Airline-Betriebs begründet. Ferner werden die möglichen Reaktionsmaßnahmen der Airlines auf Flugverspätungen aufgezeigt und der Stand der Forschung auf dem Gebiet der Berücksichtigung irregulärer Flugereignisse in der Flugplanoptimierung präsentiert.
4.2 Entstehung, Entwicklung und Auswirkung von Flugverspätungen
4.2.1 Irreguläre Ereignisse als Ursache von Flugverspätungen
Ein Flugereignis im weiteren Sinne setzt sich aus vielen Komponenten, an denen sich mehrere Akteure beteiligen, zusammen: so werden vor einem Flug die Passagiere und das Gepäck vom Flughafen- oder Airline-Personal registriert und abgefertigt. Das Flugzeug wird gereinigt, betankt und in die startbereite Position gebracht. Während des Fluges wird das Flugzeug von einer oder mehreren Flugsicherungszentralen geleitet. Nach der Landung werden die Passagiere und die Crews empfangen und gegebenenfalls durch die Grenz- und Zollkontrollen geführt usw. Es werden also sehr viele Prozesse angestoßen und von verschiedenen Organisationseinheiten ausgeführt. Im Laufe der Ausführung dieser Prozesse, die zudem noch eines enormen Koordinationsaufwands bedürfen, können – bedingt durch menschliche oder technische Fehler – Abweichungen vom planmäßigen Betrieb auftreten.
Darüber hinaus werden die einzelnen Prozesskomponenten von Wetterbedingungen beeinflusst, was ebenfalls zu einer Störung der erwarteten Abläufe führen kann. In vielen Fällen verursachen die so genannten unerwarteten irregulären Ereignisse Abweichungen vom geplanten Flugbetrieb einer Fluggesellschaft und wirken sich somit auch auf Einnahmen und Kosten aus. Eine der gravierenden Folgen der oben beschriebenen Irregularitäten sind die Flugverspätungen. Sie definieren sich als Abweichung der tatsächlichen von der im Flugplan publizierten Flugzeit. Man unterscheidet unabhängige und induzierte Abweichungen:
Die unabhängigen Verspätungen entstehen unmittelbar auf einem Flugsegment, wohingegen die induzierten Verspätungen von den Flugzeugrotationen abhängen und durch die Abweichungen der vorgelagerten Flüge einer Rotation vom planmäßigen Betrieb verursacht werden. Je nachdem in welcher Phase des Flugereignisses die Verspätung aufgetreten ist, spricht man von Abflugs-, Ankunfts-, Taxi- und En-Route-Verspätungen. Die Abflugs- und Ankunftsverspätungen sind auf die Verzögerungen der Start- oder Landevorgänge zurückzuführen. Eine Taxi-Verspätung entsteht während das Flugzeug vom oder zum Flugsteig gefahren wird.
Die En-Route- Verspätung kommt während des eigentlichen Fluges zustande. Die genauen Gründe für die Entstehung von Verspätungen sind vielfältig und häufig auf die Verkettung verschiedener Faktoren zurückzuführen. Nach dem offiziellen IATA-Kriterienkatalog können Flugverspätungen 78 potenzielle Ursachen haben, die sich in elf verschiedene Kategorien gliedern.
